民用建筑電氣照明系統節能技術分析

金祿

【摘要】根據相關部門的調查，民用建筑電氣照明系統所消耗的電量占整個建筑耗電量的1/5到1/3左右。我們國家的電氣照明裝置大多是低效照明，所以我國的電氣照明系統在節能上有很大的潛力。本文將從照明系統的材料與設計等方面展開論述，討論我國民用建筑電氣照明系統節能的可能性。

【關鍵詞】民用建筑;電氣照明系統;節能技術

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

20.

一、照明裝置的選擇

1.選用高能效的電光源

在民用建筑電氣照明系統中，要想節能，選擇高能效的電光源是最直接最簡單的方法。高能效的電光源能夠有效的使照明系統節能。表1是各種常見的電光源[1]。

從表1中，可以看出普通的白熾燈的綜合能效平均值為28.65×103·1mh/m，鹵鎢燈的綜合能效平均值為40.5×103·1mh/m，它們倆均在50×103·1mh/m以下。而三基色熒光燈的綜合能效平均值為1275×103·1mh/m，其他的熒光燈的綜合能效要比它低一些，比白熾燈和鹵鎢燈要高，其他的熒光燈綜合能效適中。白光LED燈的綜合能效和三基色熒光燈接近，最高的是高壓鈉燈和高頻無極燈，它們兩的綜合能效均超過2000×103·1mh/m，電光源的光效越高，它的壽命越長，綜合能效也更高，它的節能效果會更好。

表2是在50000h的時間里，白光LED燈，白熾燈，優質緊湊熒光燈的實驗數據列表，其中電費按0.5元/度計算的。

從上表中，可以看出，普通白熾燈耗能大，綜合能效低。在民用建筑電氣照明系統中不建議使用它，而應該使用優質緊湊型的熒光燈或者是白光LED燈。這兩種燈耗電能較少。白光LED雖然費用較高，但是它壽命長，消耗電能較少。民用建筑要想更加的節能，電氣照明系統首選白光LED燈。

管徑不同的熒光燈在光效上也不同，在節能上也一樣不同。下表是細管徑的熒光燈代替粗管徑熒光燈的實驗數據[2]。

由上表可以看出，T8替換成T12后節電率達到25.4%，T5替換成T12后節電率達到31.4，細管徑的熒光燈代替粗管徑的熒光燈，節能更優。

高頻無極燈的節能效果是最好的，民用建筑電氣照明系統在電光源的選擇上要根據實際的情況，而不是任何的地點都選擇高頻無極燈。在實際的生活中選擇照明裝置的時候，還要看周圍的環境，要讓燈具在照度、顯色性以及色溫上都能滿足人們的需求。要在不同的場合選擇合適的高能效的電光源。

○1商場里的應急照明，它需要瞬時啟動，它的開關，在這種環境下，就需要采用白熾燈鹵鎢燈等。

○2在日常的辦公室，學校的教室以及低于4.5m的工廠車間里，可以選擇白光LED，或者是優質的直管熒光燈。尤其是在高度較低的場所，這種環境更適合采用高能效的三基色熒光燈。細管熒光燈比粗管熒光燈節能效率高，在民用建筑的電氣照明系統中，應采用T5和T8這兩種細管徑高效熒光燈，盡量不使用T12的熒光燈。

○3火車站、足球場以及工業的鍛工車間這些場合對辨色沒有太高的要求，這種環境下可以采用高壓鈉燈。它是氣體放電光源，光效大，壽命長，綜合能效高，但是它顯色性差，所以它適合商場存放貨品的倉庫、廣場、道路等。

○4金屬鹵化物等顯色性較好，綜合能效也適中，它很適合高大建筑物的照明。

2.選用高效率的燈具

（1）選用直接型、開敞式燈具

燈具的效率越高，它發出的光能就越大，光能越大，燈具的節能效果就會更好[3]。表4是熒光燈燈具和高強氣體放電燈燈具的效率表。

由表4和表5可以看出，開敞式燈具的燈具效率高，發出的光能較多。在民用建筑電氣照明系統中，使用開敞式的燈具，節能效果較好。

（2）選用節能鎮流器

鎮流器是燈具上的附件，節能的鎮流器能夠讓燈具更加的節省電能。

由上面的圖表可以看出，普通電感鎮流器消耗能量較大，在價錢上節能型的電感鎮流器雖然比普通電感鎮流器貴，但是它消耗能量要比普通的電感鎮流器要小。而電子鎮流器它消耗的能量最小，同時它的能效高，噪聲還小，在民用建筑電氣系統中，應積極的使用帶子鎮流器的燈具，這對節約能源有很大的幫助。

（3）使用帶有優質反射罩的燈具

想要節能除了在電光源和鎮流器上選擇更節能的，對于燈具的燈罩也要選擇優質反射率的。這種燈罩能夠加強它對光的反射，從而降低了它對光的吸收，同時它又能將光束限定在自身之內，這樣能減少光在空氣中的損耗，優質的反射罩能提高燈具的光通量，能使得燈具照亮的地方更加的明亮。這種優質的反射罩一般都進行鍍膜或者是涂膜處理。在民用建筑的電氣照明系統中選擇的燈具要有鍍膜的優質燈罩，這能更加的節能。

二、優化照明供電設計

1.減少輸電線中的電能消耗

母線、電纜、低壓絕緣導線是電氣照明系統中常用的。現實生活中，輸電線有銅芯和鋁芯。銅芯雖然比鋁芯的價格貴，但是以它為芯的導線在輸電的過程中要比以鋁為芯的導線消耗的電能要小。比如在電氣照明系統中的母線中，銅芯能承受140Mpa，而鋁芯只是它的一半，是70Mpa。同時由于銅比率的阻燃性更大，在電氣照明系統中使用它更安全。在電阻率上，銅是0.0188Ω·mm2/m，鋁的則為0.0317·mm2/m，鋁的電阻更大，在輸電線中，鋁芯消耗的電能更多。在民用建筑的電氣照明系統中，輸電線上的電能消耗也不能忽視，在實際的設計施工中，要盡量縮短輸電線路的長度，這既減少了對電能的消耗，也減少了對有色金屬的能源消耗。

2.電源設在負荷的中心

在民用建筑電氣照明系統的施工中，要將其中的配電箱設置在系統的負荷中心，這樣才能減少電能的損失[4]。

P=I2R

R=R0L

I——電流

R——電阻

R0——單位長度電阻

L——導線長度

由上邊的兩個公式可以看出，輸電線路電能的損耗和I、R0、L相關。

S是電源中心，以它為中心，計算出A、B等各個終端負荷產生的由于線路輸送導致的損失的電能。當S處在系統負荷中心的時候，損耗的能量最小。

三、合理配光

在不同的環境和建筑物內，人們對光的要求不是越亮越好。所以在根據現實的施工環境和用戶的需求，運用材料反射出的光和燈具的光相結合，打造出用戶需求的光照環境。這對于民用建筑的電氣照明系統也能很好的節能。下表是建設工程施工中，常用的飾面材料的反射系數表。

通過上表，在民用建筑電氣照明系統的設計中，根據用戶的需求，將燈具的光照度和各種飾面材料的反射的光照度相結合，根據建筑物內的實際功能環境需求，合理的進行配光，達到節約能源的目的。

四、智能照明系統

智能照明系統能有效的降低民用建筑電氣照明系統的能源消耗。智能照明系統可以自動對光源開關和調光。現代社會是智能化的社會。隨著它的發展，智能照明系統在民用建筑的應用中越來越廣泛。下表是某辦公室使用智能照明系統的耗電量和傳統上班模式的耗電量對比。

傳統上班模式，早上員工七點來到辦公室后，打開燈，燈一直在消耗電能直到晚上最后走的員工將燈關掉。一整天的照明程度都是最大，都一直在保持。而使用智能化照明的電氣系統，從表中可以看出，當早上最早的一名員工來到辦公室，智能照明系統是準備模式，耗電量為傳統模式下的50%，等到八點員工都到辦公室開始工作時，照明系統進入上班模式，為員工提供正常的光照度。到中午休息的時候，智能照明系統又將光照度調為午休模式，又節約了50%的電量。晚上加班也是同樣。所以通過上面的表，不難看出在民用建筑的電氣系統中加入智能化的照明設備能有效的節約能源。

五、自然光的利用

1.采光口

自然光，無污染，純天然。民用建筑電氣照明系統中，想要節能，除了選擇合理的燈具，還可以利用自然光。讓自然光和室內的照明裝置有效的結合，能最大限度的節能。生活中的民用建筑物開側窗是很常見的，有些建筑物還開了天窗或者是混合采光，利用大自然無償供給的光能，自然節能效果良好，下圖是西安市大明宮萬達廣場的采光頂設計。

圖5是萬達集團在西安市大明宮萬達廣場的采光頂。從圖中可以看出這個光頂的材質是玻璃，以鋼結構為支撐骨架。玻璃的透光性較好，對自然光充分的利用。所以在民用建筑的電氣照明系統中首先要利用自然光。

2.選用ETFE膜結構

膜結構的建筑物有獨特的設計感和藝術感，在建筑工程中使用它既符合了人們對建筑物美觀的需求，又因其有高透光性，能夠使建筑物達到節能的效果。我們國家在2008年建立的鳥巢以及水立方就使用了ETFE膜結構。雖然ETFE膜結構在民用建筑里應用的少，但它是一個方向，將ETFE膜結構應用于民用建筑中，能幫助電氣照明系統節約不少能源。

結論：

在民用建筑電氣照明系統的設計中，要根據相關的規范，選擇高效的電光源，采用具有優質的燈面罩和有節能的鎮流器的燈具。同時燈具的選擇還要符合建筑所在的環境和用途。在設計中還要根據常用的飾面板的反射率以及開采光口等進入的自然光，利用智能化的照明控制系統，對這些光進行合理的配光，同時還要采用銅芯的導線，盡量縮短導線到終端照明裝置的長度，減少電能在導線上的損耗。通過各種措施，使得民用建筑電氣照明系統更加的節能。

參考文獻：

[1]中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施-電氣節能專篇[S].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]劉木清，等.照明自動控制技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]崔冰淺談民用建筑節能[J].科技情報開發與經濟，2001（5）

[4]郭厚健智能照明系統在民用建筑的節能應用[J].科技資訊，2010（34）